底盤漏斗中深孔崩落法回收冒落盤區(qū)礦體的實(shí)踐

張夫華，黃小紅，陳 瓊

(錫礦山閃星銻業(yè)有限責(zé)任公司， 湖南省 冷水江市 417502)

1 概 述

錫礦山南礦有著110多年的歷史，現(xiàn)開(kāi)采深度達(dá)600 m，采用上盤豎井與斜井聯(lián)合開(kāi)拓法。1970年代，由于受開(kāi)采技術(shù)條件和地壓的影響，淺部有相當(dāng)部分采場(chǎng)發(fā)生了冒落或塌陷，造成一定數(shù)量的回采盤區(qū)殘留有大量的礦石未回采出來(lái)。為了充分回收礦產(chǎn)資源，減少礦產(chǎn)資源流失，提高礦山經(jīng)濟(jì)效益，該礦擬對(duì)冒落盤區(qū)礦體采用新型采礦方法和工藝予以回收。

擬回收的冒落區(qū)位于錫礦山南礦七中段29-35穿，原設(shè)計(jì)用普通房柱法分層開(kāi)采，礦房寬10～12 m，礦柱4 m×4 m，本區(qū)域于1971年開(kāi)始采礦。在一分層采礦完畢進(jìn)行出礦作業(yè)時(shí)，因空區(qū)體積過(guò)大、采場(chǎng)頂板暴露面積過(guò)大、時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而導(dǎo)致采場(chǎng)頂板應(yīng)力分布過(guò)于集中,造成采場(chǎng)整體冒落，致使二分層礦體及連續(xù)的房間礦柱基本垮塌，冒落區(qū)達(dá)1000 m2，冒落礦體約4萬(wàn)t，垮塌礦體約2萬(wàn)t，還有3萬(wàn)t左右的礦體未冒落。

為了有效控制該區(qū)域地壓活動(dòng)，并防止因此而引起的地壓邁延，1970年代，對(duì)南礦所有的采空冒落區(qū)進(jìn)行了集中充填處理，在地表針對(duì)此區(qū)域施工了兩個(gè)鉆孔，用尾砂進(jìn)行了充填。考慮到此區(qū)域礦體富集，品位較高，1990年代初，對(duì)此區(qū)域進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)勘察調(diào)查，設(shè)計(jì)采用底盤漏斗留礦法進(jìn)行回采，當(dāng)時(shí)施工了45、47、49、51四條耙礦道，從每條耙礦道向冒落區(qū)底板開(kāi)鑿了出礦漏斗，但由于尾砂、泥漿水與礦石的混合作用，放礦很不順利，又因冒落區(qū)的安全威脅很大，人員無(wú)法進(jìn)入采空區(qū)，所以，當(dāng)時(shí)放棄了直接從耙礦道放礦的作業(yè)方式。后又重新考慮從上部中段回采冒落區(qū)未冒落礦體，此法雖然在安全施工上有一定的效果，但掘進(jìn)與支護(hù)工作量大，且生產(chǎn)效率低，從經(jīng)濟(jì)上與技術(shù)方案上又予以否定。

目前，該區(qū)域上下中段的主要運(yùn)輸巷道基本完好，47與49耙礦道保存較為完整，只有局部松石，沒(méi)有發(fā)生較大的變形，出礦漏斗保存尚好；45、51耙礦道因受尾砂下溜的影響，已采用磚墻進(jìn)行封閉。與冒落區(qū)相鄰的43及45采空區(qū)已封閉充填。耙礦道已與上部中段橫風(fēng)巷連通，冒落區(qū)的通風(fēng)情況良好。

2 地質(zhì)概況和采場(chǎng)開(kāi)采技術(shù)條件

本區(qū)位于炭山界背斜稍偏西，地表相應(yīng)位置為原大澡堂南面。該區(qū)段地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，區(qū)內(nèi)主斷裂為F75，破碎帶寬度8～10 m，極不穩(wěn)固，且分支斷裂較發(fā)育，對(duì)礦體起控制和破壞作用，主斷裂與分支斷裂的斷裂面多為片狀泥質(zhì)物，受應(yīng)力或地壓影響，巖體易沿?cái)嗔衙娈a(chǎn)生滑動(dòng)。

本區(qū)域礦體主要分布在D3S2-17與D3X硅化灰?guī)r中，礦體走向NE10°，向NW傾斜，傾角20°～40°，為中厚及厚大礦體，厚度8～25 m，平均品位4%，位于F1上盤的D3X層礦體，其頂板為極不穩(wěn)固破碎層，小斷裂發(fā)育，極易冒落，礦體底板為灰?guī)r或硅化灰?guī)r。本區(qū)靠近河床，因而地下水多，滴水大。

原設(shè)計(jì)用普通房柱法進(jìn)行分層回采，礦房寬10～12 m，礦柱寬4 m，采空區(qū)暴露面積較大，約1000 m2。當(dāng)?shù)V石全部出空后頂板的壓力相當(dāng)大。

3 采礦方法

3.1 采礦方法選擇

根據(jù)冒落區(qū)的基本情況及開(kāi)采技術(shù)條件，本著“安全可靠、技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理”的基本原則，擬采用底盤漏斗中深孔落礦的崩落采礦法回采落盤區(qū)礦石。

冒落區(qū)礦體走向長(zhǎng)60 m，傾向?qū)?0 m，采場(chǎng)回采高度視礦體冒落情況而定，但不超過(guò)20 m。

在七中段平巷開(kāi)鑿兩條運(yùn)輸巷道與沿脈平巷連通形成中段環(huán)形運(yùn)輸系統(tǒng)，修復(fù)原47、49耙礦道并刷大，對(duì)耙礦道全斷面支護(hù)，維護(hù)或重新掘進(jìn)冒落區(qū)橫風(fēng)巷并與上部中段溝通。從七中段向九中段采空區(qū)掘進(jìn)廢石運(yùn)輸平巷，建立中段廢石系統(tǒng)，落盤區(qū)廢石不出窿。

3.2 回采工藝

(1) 鑿巖。采用潛孔鉆向上鉆鑿Ф110 mm的扇形中深孔，鉆孔時(shí)需接著跟入Ф108 mm的套管護(hù)孔，在鉆孔到位后，再下入Ф90 mm的PVC管，用拔管機(jī)拔出套管，就可實(shí)施爆破作業(yè)。扇形中深孔的孔底距視現(xiàn)場(chǎng)條件、冒落礦體形態(tài)變化而定，為2～2.8 m。鉆孔深度一般穿透冒落礦體，并控制在20 m以下，一般為6～18 m。炮孔排距2 m，排面角90°，炮孔密集系數(shù)1.2～1.6，每排孔數(shù)7～13個(gè)，每米炮孔崩礦量5.5 t/m。

(2) 裝藥爆破。采用粉狀炸藥，用壓氣裝藥器裝藥，炸藥只能置于冒落礦體內(nèi)，為保護(hù)底部桃形礦柱，礦柱內(nèi)的炮孔段只能填塞炮泥等堵塞材料，裝藥系數(shù)30%-60%，采用導(dǎo)爆管雷管微差爆破，中深孔爆破有關(guān)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 中深孔爆破技術(shù)指標(biāo)

(3) 爆破順序。由于冒落區(qū)已無(wú)法進(jìn)入切割形成自由面，因此要先爆破形成一定的補(bǔ)償空間再進(jìn)行深孔爆破。冒落區(qū)靠近七中段出礦溜井位置已放出一定數(shù)量的礦石和尾砂，具有一定的空間，可采取從外向內(nèi)預(yù)先爆破1～2排，待放出礦石形成補(bǔ)償空間以后，再進(jìn)行逐排爆破。

(4) 礦石運(yùn)搬。爆破后的礦石自采場(chǎng)溜入耙礦道或平巷鑿裝道。各耙礦道內(nèi)配置30 kW電耙將放出的礦石耙入耙礦道漏斗，進(jìn)入平巷裝礦；在平巷漏斗口安裝振動(dòng)放礦機(jī)，在平巷用機(jī)車牽引礦車經(jīng)七中段平巷環(huán)形運(yùn)輸，至豎井提升系統(tǒng)，經(jīng)豎井提升至地面。

(5) 采場(chǎng)頂板管理。人員不進(jìn)入采空區(qū)，僅對(duì)鑿裝道、耙礦道、出礦漏斗及運(yùn)輸通道等在爆破后進(jìn)行松石處理，確認(rèn)安全后再進(jìn)入下一個(gè)作業(yè)循環(huán)。

3.3 通風(fēng)與采空區(qū)處理

新鮮風(fēng)流均從七中段平巷經(jīng)漏斗通過(guò)耙礦道、上部橫風(fēng)巷、進(jìn)入上中段平巷，由西翼風(fēng)井將污風(fēng)抽出地表。

冒落區(qū)礦石全部出完后，再對(duì)采空區(qū)進(jìn)行充填處理。利用南礦淺部充填站進(jìn)行充填，充填管路從南極窿進(jìn)入，至五中段西平巷，再進(jìn)入專用充填道。

3.4 主要安全措施

(1) 嚴(yán)格遵守各項(xiàng)安全技術(shù)規(guī)程，確保施工質(zhì)量與安全。

(2) 盡管南礦井下水文地質(zhì)簡(jiǎn)單，但冒落區(qū)長(zhǎng)期未進(jìn)行作業(yè)，上部中段的地下水不可避免的部分進(jìn)入冒落區(qū)，為保證作業(yè)安全，冒落區(qū)施工前需詳細(xì)查勘附近水文情況，并采取措施阻斷地下水流。

(3) 修整47、49耙礦道時(shí)，考慮到頂板距冒落區(qū)的安全高度，采取破底不擴(kuò)頂。

4 結(jié) 語(yǔ)

在冒落區(qū)回采過(guò)程中，從采準(zhǔn)前期的運(yùn)道清掃、安全支護(hù)、運(yùn)輸系統(tǒng)的形成到鑿巖爆破、出礦及空區(qū)處理，總的回采方案取得了成功。但在鑿巖與裝藥爆破過(guò)程中還存在有3個(gè)方面的問(wèn)題，一是套管跟進(jìn)后有時(shí)拔不出來(lái)，造成炮孔要重新鉆進(jìn)；二是遇到破碎巖體時(shí)，深孔鉆桿偏斜很難鉆進(jìn)；三是裝藥回彈率難以控制，浪費(fèi)較大。這些問(wèn)題有待在今后的生產(chǎn)實(shí)踐中加以改進(jìn)，進(jìn)一步提高鑿巖爆破效率。底盤漏斗中深孔一次性爆破的嘗試對(duì)今后進(jìn)一步擴(kuò)大殘礦的安全高效回收提供了經(jīng)驗(yàn)。

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